AT528218A4 - Hydraulikventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil (1) zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders (2a, 2b) einer Weichenstellvorrichtung (3), wobei das Hydraulikventil (1) Folgendes aufweist: einen Ventilkörper (4), eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Zuflussöffnung (4a) zur Aufnahme einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit (5), eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Abflussöffnung (4b) zur Abgabe hydraulischer Flüssigkeit (5) an den Hydraulikzylinders (2a, 2b), eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Rückflussöffnung (4c) zur Abgabe von druckfreier hydraulischer Flüssigkeit (5) an einen Tank (6), einen im Ventilkörper (4) ausgebildeten Kanal (4‘), der sich von der Zuflussöffnung (4a) zu der der Rückflussöffnung (4c) erstreckt, wobei der Kanal (4‘) entlang seiner Erstreckung einen Kanalsteuerungsabschnitt (4‘‘) aufweist, von dem eine Kanalabzweigung (4‘‘‘) abzweigt, die sich bis zur Abflussöffnung (4b) erstreckt, ein druckabhängig steuerbares Weichenelement (7), das innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4‘‘) angeordnet und zur Verschiebung innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4‘‘) entgegen der Kraft eines Rückstellmittels (8) eingerichtet ist.

Description

HYDRAULIKVENTIL

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders einer Weichenstellvorrichtung, wobei das Hydraulikventil Folgendes aufweist: Einen Ventilkörper, eine im Ventilkörper ausgebildete Zuflussöffnung zur Aufnahme einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit, eine im Ventilkörper ausgebildete Abflussöffnung zur Abgabe von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit an den Hydraulikzylinders, eine im Ventilkörper ausgebildete Rückflussöffnung zur Abgabe von im Wesentlichen druckfreier hydraulischer Flüssigkeit an einen Tank, einen im Ventilkörper ausgebildeten Kanal, der sich von der Zuflussöffnung zu der der Rückflussöffnung erstreckt, wobei der Kanal entlang seiner Erstreckung einen Kanalsteuerungsabschnitt aufweist, von dem eine Kanalabzweigung abzweigt, die sich bis zur Abflussöffnung erstreckt und ein druckabhängig steuerbares Weichenelement, das innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts angeordnet und zur Verschiebung innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts entgegen der Kraft eines

Rückstellmittels eingerichtet ist.

Aus dem Stand der Technik sind Hydraulikventile bekannt, die zum Sperren oder Durchleiten von hydraulischen Flüssigkeiten in Abhängigkeit von einem beaufschlagten Druck sowie

einer Druckrichtung eingerichtet sind.

Es gibt eine Vielzahl an Ventilen, die für eine unterschiedliche Anzahl an Wegen sowie unterschiedliche Betriebsdrücke ausgelegt sind. Es gibt in der Hydraulik dabei grundsätzlich zwei Arten von Ventilen, nämlich Ventile für die Umschaltung von Wegen (Wegeventil) und Ventile für die Druckregelung (z.B. Begrenzungsventile). Ein Nachteil der bekannten Ventile besteht darin, dass diese nicht für den Einsatz in einer Weichenstellvorrichtung optimiert sind und die bisherigen Ventilsysteme technisch aufwändig zusammengestellt werden mussten.

Dies hat hohe Kosten zur Folge.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin ein Hydraulikventil zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Diese Aufgabe wird mit einem Hydraulikventil der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß das Weichenelement so ausgebildet und innerhalb Kanalsteuerungsabschnitts positioniert ist,

dass das Weichenelement durch Beaufschlagen von hydraulischem Druck über die

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Zuflussöffnung entgegen der Kraft des Rückstellmittels im Kanalsteuerungsabschnitt verschiebbar ist, sodass das Weichenelement bei Erreichen eines vorgebbaren Öffnungsdrucks in eine aktive Position geschoben wird, in der das Weichenelement die Übertragung von über die Zuflussöffnung zugeführte hydraulischer Flüssigkeit in die Kanalabzweigung hin zu der Abflussöffnung freigibt, und zugleich eine Verbindung zur Rückflussöffnung verschließt, und bei Unterschreiten des Öffnungsdruckes das Weichenelement durch die Kraftwirkung des Rückstellmittels in eine passive Position verschoben wird, in der das Weichenelement die Verbindung der Zuflussöffnung mit der Kanalabzweigung verschließt und zugleich die Verbindung der Kanalabzweigung mit der Rückflussöffnung freigibt. Das Weichenelement weist hierzu zumindest einen ersten und einen zweiten strömungswirksamen Bereich mit erhöhtem Querschnitt auf. Diese zwei Bereiche sind dergestalt ausgebildet, dass eine Innenkontur des Kanalsteuerungsabschnitts an zwei zueinander beabstandeten Stellen in

Abhängigkeit von der Position des Weichenelements verschliefßbar sind.

Zudem sind diese zwei Bereiche dergestalt zueinander beabstandet sind, dass - sobald der erste Bereich ausgehend von der passiven Position auf Höhe der Kanalabzweigung angelangt und das Weichenelement somit in die aktive Position wechselt - dieser erste Bereich durch hydraulische Flüssigkeit, die über die Zuflussöffnung zugeführt wird, hin zu der Kanalabzweigung überströmbar ist, und der zweite Bereich bereits die Kanalabzweigung passiert hat, sodass die Verbindung zu der Rückflussöffnung mittels dem zweiten Bereich verschlossen ist und dass - wenn das Weichenelement ausgehend von der aktiven Position in eine passive Position rückgeführt wurde - der zweite Bereich die Kanalabzweigung in Gegenrichtung zumindest teilweise passiert hat, sodass in der passiven Position die Verbindung der Kanalabzweigung mit der Rückflussöffnung freigegeben ist und gleichzeitig

die Verbindung der Kanalabzweigung mit der Zuflussöffnung verschlossen ist.

Unter dem Ausdruck „verschließen“ ist dabei nicht zwangsläufig ein absolut dichter Verschluss zu verstehen. Der Verschluss muss bloß so ausgestaltet sein, dass keine wesentliche Umströmung erfolgt. Eine weitere Verschiebung in eine besonders gut dichtende Endposition ist möglich. Die Erfindung ermöglicht eine druckabhängige Steuerung von

Hydraulikzylindern einer Weichenstellvorrichtung auf äußert effiziente und kompakte Weise.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Weichenelement einstückig ausgebildet ist.

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Weiters kann vorgesehen sein, dass der Kanal ausgehend von der Zuflussöffnung hin zu der

Rückflussöffnung geradlinig ausgebildet ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Weichenelement zwei einander gegenüberliegende Enden aufweist, die jeweils als längliche, insbesondere zylindrische, Führungsabschnitte zur Führung des Weichenelements innerhalb des

Kanalsteuerungsabschnitts ausgebildet sind.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Kontur der beiden strömungswirksamen Bereiche des Weichenelements so gewählt ist, dass diese ausgehend von ihrem der Zuflussöffnung zugewandten Beginn mit einem Steigungswinkel zwischen 1° und 90° von einer Längsachse

des Weichenelements ansteigen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steigungswinkel jeweils zumindest abschnittsweise zumindest 30° betragen, wobei der Steigungswinkel des zweiten Bereichs zumindest abschnittsweise mehr als 80° beträgt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass durch hydraulischen Druck eine möglichst hohe Kraftwirkung zum Öffnen des Ventils aufbaubar ist; das ermöglicht nämlich, dass ein Rückstellelement, das für sich genommen mit hoher Rückstellwirkung ausgebildet ist, überwunden werden kann. Rückstellelemente mit hoher Rückstellwirkung sind deshalb wünschenswert, weil bei Überführen eines Ventils von einer Stellung, in der der Hydraulikzylinder ausgefahren wird, zu einer Ruhestellung, das Öl aus dem Zylinder herausgedrückt werden muss und hierzu die Weiche zuerst durch das Öl im System in die Ruhestellung gedrückt werden muss. Dieser Vorgang kann bei ungünstiger Wahl des Rückstellelements mehr als 1 Minute dauern, was bei einer manuellen Umstellung durch einen Zugführer/Straßenbahnfahrer äußerst ungünstig wäre, da für diesen von außen nicht erkennbar ist, ob die Weiche bereits in Ruhestellung ist und somit ein Totalausfall vermutet werden könnte. Deshalb ist eine rasche Rückstellung günstig, die maximal nur

wenige Sekunden dauert, und das auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der zweite Bereich an seinem der Rückflussöffnung zugewandten Ende halbkugelförmig ausgebildet ist und in dem Kanalsteuerungsabschnitt eine korrespondierende Wange zur formschlüssigen Aufnahme eines Abschnitts der Halbkugelform ausgebildet ist. In einer aktiven Position wird dieser in die Pfanne gedrückt

und somit besonders dicht.

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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Weichenelement aus Stahl ausgebildet ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Kanalsteuerungsabschnitt aus Stahl ausgebildet ist

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der verbleibende Ventilkörper aus 3D-gedrucktem

Aluminium ausgebildet ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper inklusive dem Kanalsteuerungsabschnitt

aus 3D-gedrucktem Titan ausgebildet ist. Auch das Weichenelement kann aus Titan bestehen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Rückstellmittel ein Federelement, insbesondere

in Form einer Spiralfeder, ist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Öffnungsdruck zwischen 1,5 und 3 bar beträgt. Der

Arbeitsdruck des Hydraulikventils selbst kann z.B. zwischen 80 Bar und 100 Bar betragen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Überdruckventil an dem Ventilkörper befestigt ist, das eine hydraulische Verbindung mit der Zuflussöffnung und/oder der Abflussöffnung aufweist. Diese kann z.B. bei über 100 bar öffnen. Sie sorgt bei Öffnen dafür, dass eine Verbindung hin zu der Rückflussöffnung geöffnet wird, sodass das Öl in den Tank rückgeführt wird

Weiters kann vorgesehen sein, dass in dem Ventilkörper eine Saugleitung ausgebildet ist, die

dazu eingerichtet ist, über ein Einwegventil einen Tank mit der Zuflussöffnung zu verbinden.

Zudem betrifft die Erfindung ein Hydraulikventilsystem umfassend zwei Hydraulikventile, zumindest einen Tank, sowie genau eine Pumpe, die dazu eingerichtet ist, die beiden

Hydraulikventile gegenläufig anzusteuern.

Weiters betrifft die Erfindung eine Weichenstellvorrichtung umfassend ein erfindungsgemäfßes Hydraulikventilsystem sowie zwei Hydraulikzylinder, wobei das Hydraulikventilsystem dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikzylinder durch Verbindung mit jeweils einem Hydraulikventil gegenläufig anzusteuern. Eine Weichenstellvorrichtung, die mit dem vorliegenden Hydraulikventilsystem kompatibel ist, ist z.B. aus der

österreichischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen A 50221/2023 bekannt geworden.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden

Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt

Figurla eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines

erfindungsgemäfßen Hydraulikventils mit einem Weichenelement in einer passiven Position,

Figur 1b ein Detail aus Fig. 1a,

Figur2a eine Schnittdarstellung des Hydraulikventils mit dem Weichenelement in einer

aktiven Position,

Figur 2b ein Detail aus Fig. 2a,

Figur 3a eine perspektivische Darstellung des Hydraulikventils,

Figur3b eine weitere ausschnittsweise Schnittdarstellung des Hydraulikventils mit dem

Weichenelement an einem Strompunkt,

Figur 4 eine weitere perspektivische Darstellung des Hydraulikventils mit Blick auf ein

Überdruckventil,

Figur da eine weitere perspektivische Darstellung des Hydraulikventils mit Blick auf ein

Überdruckventil,

Figur 5b eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie AA nach Fig. 5a,

Figur 6 eine Darstellung eines erfindungsgemäfßen Hydraulikventilsystems,

Figur 7 eine weitere Schnittdarstellung eines Hydraulikventils gemäß den Fig. 1 bis 6, und

Figur 8 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Weichenstellvorrichtung.

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In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen

gleiche Merkmale.

Fig. 1a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäfßen Hydraulikventils 1 mit einem Weichenelement 7 in einer passiven Position (P1). Das Hydraulikventil 1 ist zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders 2a, 2b einer Weichenstellvorrichtung 3 (siehe Fig. 8) vorgesehen. Hierzu weist das Hydraulikventil 1 Folgendes auf: Einen Ventilkörper 4, eine im Ventilkörper 4 ausgebildete Zuflussöffnung 4a zur Aufnahme einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit 5, eine im Ventilkörper 4 ausgebildete Abflussöffnung 4b zur Abgabe von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit 5 an den Hydraulikzylinders 2a, 2b, eine im Ventilkörper 4 ausgebildete Rückflussöffnung 4c zur Abgabe von im Wesentlichen druckfreier hydraulischer Flüssigkeit 5 an einen Tank 6 und einen im Ventilkörper 4 ausgebildeten Kanal 4’, der sich von der Zuflussöffnung 4a zu der der Rückflussöffnung 4c erstreckt, wobei der Kanal 4‘ entlang seiner Erstreckung einen Kanalsteuerungsabschnitt 4“ aufweist, von dem eine Kanalabzweigung 4“

abzweigt, die sich bis zur Abflussöffnung 4b erstreckt.

Weiters weist das Hydraulikventil 1 ein druckabhängig steuerbares Weichenelement 7 auf, das innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts 4“ angeordnet und zur Verschiebung innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts 4“ entgegen der Kraft eines Rückstellmittels 8 eingerichtet ist. Das Weichenelement 7 ist so ausgebildet und innerhalb Kanalsteuerungsabschnitts 4“ positioniert, dass es durch Beaufschlagen von hydraulischem Druck über die Zuflussöffnung 4a entgegen der Kraft des Rückstellmittels 8 im Kanalsteuerungsabschnitt 4” verschiebbar ist, sodass das Weichenelement 7 bei Erreichen eines vorgebbaren Öffnungsdrucks in eine aktive Position P2 (sieh Fig. 2a und Fig. 2b) geschoben wird, in der das Weichenelement 7 die Übertragung von über die Zuflussöffnung 4a zugeführte hydraulischer Flüssigkeit 5 in die Kanalabzweigung 4“ hin zu der Abflussöffnung 4b freigibt, und zugleich eine Verbindung zur Rückflussöffnung 4c verschliefst, und bei Unterschreiten des Öffnungsdruckes das Weichenelement 7 durch die Kraftwirkung des Rückstellmittels 8 in eine passive Position P1 verschoben wird, in der das Weichenelement 7 die Verbindung der Zuflussöffnung 4a mit der Kanalabzweigung 4“ verschließt und zugleich die Verbindung der Kanalabzweigung 4” mit der Rückflussöffnung 4c freigibt.

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Hierzu weist das Weichenelement 7 zumindest einen ersten und einen zweiten strömungswirksamen Bereich 7‘, 7“ mit erhöhtem Querschnitt auf, wobei diese zwei Bereiche 7’, 7“ dergestalt ausgebildet sind, dass eine Innenkontur 4“i des Kanalsteuerungsabschnitts 4” an zwei zueinander beabstandeten Stellen 51, 52 in Abhängigkeit von der Position des Weichenelements 7 verschliefßbar ist, wobei diese zwei Bereiche 7°, 7“ dergestalt zueinander beabstandet sind, dass - sobald der erste Bereich 7‘ ausgehend von der passiven Position P1 auf Höhe der Kanalabzweigung 4” angelangt und das Weichenelement 7 somit in die aktive Position P2 wechselt - dieser erste Bereich 7‘ durch hydraulische Flüssigkeit 5, die über die Zuflussöffnung 4a zugeführt wird, hin zu der Kanalabzweigung 4” überströmbar ist, und der zweite Bereich 7“ bereits die Kanalabzweigung 4’” passiert hat, sodass die Verbindung zu der Rückflussöffnung 4c mittels dem zweiten Bereich 7“ verschlossen ist (siehe Strompunkt gemäß Fig. 3b) und dass - wenn das Weichenelement 7 ausgehend von der aktiven Position P2 in eine passive Position P1 rückgeführt wurde - der zweite Bereich 7“ die Kanalabzweigung 4” in Gegenrichtung zumindest teilweise passiert hat, sodass in der passiven Position P1 die Verbindung der Kanalabzweigung 4” mit der Rückflussöffnung 4c freigegeben ist und gleichzeitig die Verbindung der Kanalabzweigung 4” mit der

Zuflussöffnung 4a verschlossen ist.

Es kann vorgesehen sein, dass der Kanal 4‘ ausgehend von der Zuflussöffnung 4a hin zu der

Rückflussöffnung 4c geradlinig ausgebildet ist.

Das Weichenelement 7 kann zwei einander gegenüberliegende Enden 7a, 7c aufweisen, die jeweils als längliche, insbesondere zylindrische, Führungsabschnitte zur Führung des

Weichenelements 7 innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts 4“ ausgebildet sind.

Mit Blick auf Fig. 1c sei erwähnt, dass vorgesehen sein kann, dass die Kontur der beiden strömungswirksamen Bereiche 7‘, 7“ des Weichenelements 7 so gewählt ist, dass diese ausgehend von ihrem der Zuflussöffnung 4a zugewandten Beginn mit einem Steigungswinkel a‘, a“ zwischen 1° und 90° von einer Längsachse x des Weichenelements 7 ansteigen.

4‘

Insbesondere können die Steigungswinkel a“, oa“ jeweils zumindest abschnittsweise zumindest 30° betragen, wobei der Steigungswinkel a@“ des zweiten Bereichs 7“ zumindest

abschnittsweise mehr als 80° beträgt.

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Der zweite Bereich 7“ kann an seinem der Rückflussöffnung 4c zugewandten Ende halbkugelförmig ausgebildet sein und in dem Kanalsteuerungsabschnitt 4” kann eine korrespondierende Wange 4“c zur formschlüssigen Aufnahme eines Abschnitts der Halbkugelform ausgebildet sein. In der aktiven Position P2 wird diese somit in die Wange4“c

gedrückt und dichtet somit besonders gut.

Das Weichenelement 7 kann aus Stahl ausgebildet sein. Auch der Kanalsteuerungsabschnitt

4” kann aus Stahl ausgebildet sein.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper 4 inklusive dem Kanalsteuerungsabschnitt aus 3D-gedrucktem Titan ausgebildet ist. Auch das

Weichenelement kann aus Titan bestehen.

Es kann vorgesehen sein, dass der verbleibende Ventilkörper 4 aus 3D-gedrucktem Aluminium ausgebildet ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Rückstellmittel 8 ein

Federelement, insbesondere in Form einer Spiralfeder, ist.

Fig. 4 zeigt, dass ein Überdruckventil 9 an dem Ventilkörper 4 befestigt ist, das eine hydraulische Verbindung 9a mit der Zuflussöffnung 4a und/oder der Abflussöffnung 4b aufweist. Diese Verbindung 9a ist in Fig. 5b dargestellt. Sie öffnet z.B. bei über 100 bar und sorgt beim Öffnen dafür, dass Verbindung hin zu der Rückflussöffnung 4c geöffnet wird, sodass das Öl in den Tank rückgeführt wird.

Fig. 6 zeigt ein Hydraulikventilsystem 12 umfassend zwei Hydraulikventile 1, zumindest einen Tank 6, sowie genau eine Pumpe 11, die dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikventile 1 gegenläufig anzusteuern. Dabei weist jedes Hydraulikventil 1 in dem Ventilkörper 4 eine in Fig. 6 sowie Fig. 7 gezeigte Saugleitung 10 auf, die dazu eingerichtet ist, über ein Einwegventil 10a einen Tank 6 mit der Zuflussöffnung 4a zu verbinden. Abhängig von der Drehrichtung der Pumpe 11 wird Öl durch die Saugleitung 10 eines Hydraulikventils 1 hin zu dem anderen Hydraulikventil 1 geführt, bei dem die Saugleitung 10 durch das Einwegventil 10a blockiert wird, sodass sich über die Zuflussöffnung 4a Druck aufbauen kann und dieses Ventil von dem passiven Zustand P1 in den aktiven Zustand P2 wechseln kann, in der ein Hydraulikzylinder 2a oder 2b durchsteuerbar ist. Das Einwegventil 10a ist mit einem Ölfilter 10b verbunden und dazu vorgesehen, hydraulische Flüssigkeit 5 von dem Tank 6 über

die Pumpe 11 hin zu dem gegenüberliegenden Hydraulikventil 1 zu transportieren, sodass bei

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dem Hydraulikventil 1, welches die hydraulische Flüssigkeit 5 empfängt, über die Zuflussöffnung 4a Druck aufgebaut werden kann und ein überführen in den aktiven Zustand P2 ermöglicht wird. Genauer gesagt kann ein Pumpe 11 vorgesehen sein, die in beide Richtungen wechselweise - z.B. abhängig von der Drehrichtung eines die Pumpe 11 ansteuernden nicht gezeigten Gleichstrommotors - die hydraulische Flüssigkeit 5 pumpen zu können. Die Pfeile zeigen eine Pumprichtung von einem rechten Bereich des Tanks 6 ausgehend über das rechte Hydraulikventil 1 und die Pumpe 11 hin zu dem linken Hydraulikventil and, wobei das Einwegventil 10a des linken Hydraulikventils 1 sperrt und jenes des rechten Hydraulikventils 1 geöffnet ist. Auf diese Weise kann sich an der Zuflussöffnung 4a des linken Hydraulikventils 1 Druck aufbauen, der - sobald dieser eine ausreichende Höhe erreicht - das Weichenelement 7 ausgehend von der in Fig. 6 gezeigten passiven Position P1 in eine aktive Position P2 versetzt. In der passiven Position P1 kann ein Rückstellen der in Fig. 8 gezeigten Hydraulikzylinder 2a, 2b erfolgen, indem auf diese eine Kraft ausgeübt wird (manuell oder durch eine mechanische Kopplung mit dem gegengleich arbeiteten Hydraulikzylinder 2b, 2a) und dadurch darin aufgenommene hydraulische Flüssigkeit 5 über die Abflussöffnung 4b hin zu der Rückflussöffnung 4c - an dem

Weichenelement 7 vorbei - rückfliefßt.

Fig. 8 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Weichenstellvorrichtung 3. Die Weichenstellvorrichtung 3 umfasst das erfindungsgemäße Hydraulikventilsystem sowie zwei Hydraulikzylinder 2a, 2b, wobei das Hydraulikventilsystem 12 dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikzylinder 2a, 2b durch Verbindung mit jeweils einem Hydraulikventil 1

gegenläufig anzusteuern.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den gesamten Schutzumfang der Ansprüche definiert. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsformen aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren

Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Hydraulikventil (1) zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders (2a, 2b) einer Weichenstellvorrichtung (3), wobei das Hydraulikventil (1) Folgendes aufweist:

- einen Ventilkörper (4),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Zuflussöffnung (4a) zur Aufnahme einer unter Druck

stehenden hydraulischen Flüssigkeit (5),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Abflussöffnung (4b) zur Abgabe von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit (5) an den Hydraulikzylinders (2a, 2b),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Rückflussöffnung (4c) zur Abgabe von im Wesentlichen druckfreier hydraulischer Flüssigkeit (5) an einen Tank (6),

- einen im Ventilkörper (4) ausgebildeten Kanal (4°), der sich von der Zuflussöffnung (4a) zu der der Rückflussöffnung (4c) erstreckt, wobei der Kanal (4°) entlang seiner Erstreckung einen Kanalsteuerungsabschnitt (4“) aufweist, von dem eine Kanalabzweigung (4“) abzweigt, die

sich bis zur Abflussöffnung (4b) erstreckt,

- ein druckabhängig steuerbares Weichenelement (7), das innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4“) angeordnet und zur Verschiebung innerhalb des

Kanalsteuerungsabschnitts (4*) entgegen der Kraft eines Rückstellmittels (8) eingerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenelement (7) so ausgebildet und innerhalb

Kanalsteuerungsabschnitts (4“) positioniert ist, dass

*das Weichenelement (7) durch Beaufschlagen von hydraulischem Druck über die Zuflussöffnung (4a) entgegen der Kraft des Rückstellmittels (8) im Kanalsteuerungsabschnitt (4”) verschiebbar ist, sodass das Weichenelement (7) bei Erreichen eines vorgebbaren Öffnungsdrucks in eine aktive Position (P2) geschoben wird, in der das Weichenelement (7) die Übertragung von über die Zuflussöffnung (4a) zugeführte hydraulischer Flüssigkeit (5) in die Kanalabzweigung (4“) hin zu der Abflussöffnung (4b) freigibt, und zugleich eine Verbindung zur Rückflussöffnung (4c) verschließt, und

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*bei Unterschreiten des Öffnungsdruckes das Weichenelement (7) durch die Kraftwirkung des Rückstellmittels (8) in eine passive Position (P1) verschoben wird, in der das Weichenelement (7) die Verbindung der Zuflussöffnung (4a) mit der Kanalabzweigung (4“) verschließt und zugleich die Verbindung der Kanalabzweigung (4””) mit der

Rückflussöffnung (4c) freigibt,

wobei das Weichenelement (7) hierzu zumindest einen ersten und einen zweiten strömungswirksamen Bereich (7°, 7“) mit erhöhtem Querschnitt aufweist, wobei diese zwei Bereiche (7, 7“) dergestalt ausgebildet sind, dass eine Innenkontur (4“i) des Kanalsteuerungsabschnitts (4”) an zwei zueinander beabstandeten Stellen (S1, S2) in Abhängigkeit von der Position des Weichenelements (7) verschließbar ist, wobei diese zwei

Bereiche (7°, 7“) dergestalt zueinander beabstandet sind,

*dass - sobald der erste Bereich (7°) ausgehend von der passiven Position (P1) auf Höhe der Kanalabzweigung (4”) angelangt und das Weichenelement (7) somit in die aktive Position (P2) wechselt - dieser erste Bereich (7°) durch hydraulische Flüssigkeit (5), die über die Zuflussöffnung (4a) zugeführt wird, hin zu der Kanalabzweigung (4”’) überströmbar ist, und der zweite Bereich (7“) bereits die Kanalabzweigung (4’””’) passiert hat, sodass die Verbindung

zu der Rückflussöffnung (4c) mittels dem zweiten Bereich (7“) verschlossen ist und

*dass - wenn das Weichenelement (7) ausgehend von der aktiven Position (P2) in eine passive Position (P1) rückgeführt wurde - der zweite Bereich (7“) die Kanalabzweigung (4””) in Gegenrichtung zumindest teilweise passiert hat, sodass in der passiven Position (P1) die Verbindung der Kanalabzweigung (4”’) mit der Rückflussöffnung (4c) freigegeben ist und gleichzeitig die Verbindung der Kanalabzweigung (4””) mit der Zuflussöffnung (4a)

verschlossen ist.

2. Hydraulikventil (1) nach Anspruch 1, wobei das Weichenelement (7) einstückig ausgebildet

ist.

3. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal (4‘) ausgehend von der Zuflussöffnung (4a) hin zu der Rückflussöffnung (4c) geradlinig ausgebildet ist.

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4. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Weichenelement (7) zwei einander gegenüberliegende Enden (7a, 7c) aufweist, die jeweils als längliche, insbesondere zylindrische, Führungsabschnitte zur Führung des

Weichenelements (7) innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4“) ausgebildet sind.

5. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontur der beiden strömungswirksamen Bereiche (7°, 7“) des Weichenelements (7) so gewählt ist, dass diese ausgehend von ihrem der Zuflussöffnung (4a) zugewandten Beginn mit einem Steigungswinkel («“, a“) zwischen 1° und 90° von einer Längsachse (x) des Weichenelements

(7) ansteigen.

6. Hydraulikventil (1) nach Anspruch 5, wobei die Steigungswinkel (a“, a“) jeweils zumindest abschnittsweise zumindest 30° betragen, wobei der Steigungswinkel (0@*) des zweiten Bereichs

(7“°) zumindest abschnittsweise mehr als 80° beträgt.

7. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Bereich (7“) an seinem der Rückflussöffnung (4c) zugewandten Ende halbkugelförmig ausgebildet ist und in dem Kanalsteuerungsabschnitt (4”) eine korrespondierende Wange (4“c) zur

formschlüssigen Aufnahme eines Abschnitts der Halbkugelform ausgebildet ist.

8. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Weichenelement (7) aus Stahl ausgebildet ist.

9. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Kanalsteuerungsabschnitt (4”) aus Stahl ausgebildet ist

10. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verbleibende

Ventilkörper (4) aus 3D-gedrucktem Aluminium ausgebildet ist.

11. Hydraulikventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ventilkörper (4) inklusive

dem Kanalsteuerungsabschnitt aus 3D-gedrucktem Titan ausgebildet ist.

12. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Rückstellmittel (8) ein Federelement, insbesondere in Form einer Spiralfeder, ist.

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13. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Öffnungsdruck zwischen 1,5 und 3 bar beträgt.

14. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Überdruckventil (9) an dem Ventilkörper (4) befestigt ist, das eine hydraulische Verbindung (9a) mit der Zuflussöffnung (4a) und/oder der Abflussöffnung (4b) aufweist.

15. Hydraulikventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Ventilkörper (4) eine Saugleitung (10) ausgebildet ist, die dazu eingerichtet ist, über ein Einwegventil (10a) einen Tank (6) mit der Zuflussöffnung (4a) zu verbinden.

16. Hydraulikventilsystem (12) umfassend zwei Hydraulikventile (1), zumindest einen Tank (6), sowie genau eine Pumpe (11), die dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikventile (1)

gegenläufig anzusteuern.

17. Weichenstellvorrichtung (3) umfassend das Hydraulikventilsystem (12) nach Anspruch 16 sowie zwei Hydraulikzylinder (2a, 2b), wobei das Hydraulikventilsystem (12) dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikzylinder (2a, 2b) durch Verbindung mit jeweils einem

Hydraulikventil (1) gegenläufig anzusteuern.

Claims (13)

9 PATENTANSPRÜCHE

1. Weichenstellvorrichtung (3) umfassend ein Hydraulikventilsystem (12) sowie zwei Hydraulikzylinder (2a, 2b), wobei das Hydraulikventilsystem (12) dazu eingerichtet ist, die beiden Hydraulikzylinder (2a, 2b) durch Verbindung mit jeweils einem Hydraulikventil (1) gegenläufig anzusteuern, wobei die Weichenstellvorrichtung (3) zudem die Hydraulikventile (1) umfasst, wobei jedes Hydraulikventil (1) zur Ansteuerung des jeweiligen

Hydraulikzylinders (2a, 2b)eingerichtet ist, wobei das Hydraulikventil (1) Folgendes aufweist:

- einen Ventilkörper (4),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Zuflussöffnung (4a) zur Aufnahme einer unter Druck

stehenden hydraulischen Flüssigkeit (5),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Abflussöffnung (4b) zur Abgabe von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit (5) an den Hydraulikzylinder (2a, 2b),

- eine im Ventilkörper (4) ausgebildete Rückflussöffnung (4c) zur Abgabe von im Wesentlichen druckfreier hydraulischer Flüssigkeit (5) an einen Tank (6),

- einen im Ventilkörper (4) ausgebildeten Kanal (4°), der sich von der Zuflussöffnung (4a) zu der Rückflussöffnung (4c) erstreckt, wobei der Kanal (4‘) entlang seiner Erstreckung einen Kanalsteuerungsabschnitt (4“) aufweist, von dem eine Kanalabzweigung (4*“) abzweigt, die

sich bis zur Abflussöffnung (4b) erstreckt,

- ein druckabhängig steuerbares Weichenelement (7), das innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4“) angeordnet und zur Verschiebung innerhalb des

Kanalsteuerungsabschnitts (4*) entgegen der Kraft eines Rückstellmittels (8) eingerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenelement (7) so ausgebildet und innerhalb des

Kanalsteuerungsabschnitts (4*) positioniert ist, dass

*das Weichenelement (7) durch Beaufschlagen von hydraulischem Druck über die Zuflussöffnung (4a) entgegen der Kraft des Rückstellmittels (8) im Kanalsteuerungsabschnitt

(4”) verschiebbar ist, sodass das Weichenelement (7) bei Erreichen eines vorgebbaren

20/23 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE

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Öffnungsdrucks in eine aktive Position (P2) geschoben wird, in der das Weichenelement (7) die Übertragung von über die Zuflussöffnung (4a) zugeführter hydraulischer Flüssigkeit (5) in die Kanalabzweigung (4) hin zu der Abflussöffnung (4b) freigibt, und zugleich eine

Verbindung zur Rückflussöffnung (4c) verschließt, und

*bei Unterschreiten des Öffnungsdruckes das Weichenelement (7) durch die Kraftwirkung des Rückstellmittels (8) in eine passive Position (P1) verschoben wird, in der das Weichenelement (7) die Verbindung der Zuflussöffnung (4a) mit der Kanalabzweigung (4““‘) verschließt und zugleich die Verbindung der Kanalabzweigung (4””) mit der Rückflussöffnung (4c) freigibt,

wobei das Weichenelement (7) hierzu zumindest einen ersten und einen zweiten strömungswirksamen Bereich (7°, 7“) mit im Vergleich zu den anschließenden Bereichen erhöhtem Querschnitt aufweist, wobei diese zwei strömungswirksamen Bereiche (7, 7“) dergestalt ausgebildet sind, dass eine Innenkontur (4“i) des Kanalsteuerungsabschnitts (4””) an zwei zueinander beabstandeten Stellen (S1, S2) in Abhängigkeit von der Position des Weichenelements (7) verschliefßbar ist, wobei diese zwei strömungswirksamen Bereiche (7“,

7“) dergestalt zueinander beabstandet sind,

*dass - sobald der erste strömungswirksame Bereich (7‘) ausgehend von der passiven Position (P1) auf Höhe der Kanalabzweigung (4”””) angelangt und das Weichenelement (7) somit in die aktive Position (P2) wechselt - dieser erste strömungswirksame Bereich (7°) durch hydraulische Flüssigkeit (5), die über die Zuflussöffnung (4a) zugeführt wird, hin zu der Kanalabzweigung (4””’) überströmbar ist, und der zweite strömungswirksame Bereich (7“) bereits die Kanalabzweigung (4”’) passiert hat, sodass die Verbindung zu der Rückflussöffnung (4c) mittels des zweiten strömungswirksamen Bereichs (7“) verschlossen

ist und

*dass - wenn das Weichenelement (7) ausgehend von der aktiven Position (P2) in eine passive Position (P1) rückgeführt wurde - der zweite strömungswirksame Bereich (7“) die Kanalabzweigung (4) in Gegenrichtung zumindest teilweise passiert hat, sodass in der passiven Position (P1) die Verbindung der Kanalabzweigung (4””’) mit der Rückflussöffnung (4c) freigegeben ist und gleichzeitig die Verbindung der Kanalabzweigung (4) mit der

Zuflussöffnung (4a) verschlossen ist.

21/23 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE

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2. Weichenstellvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei das Weichenelement (7) einstückig ausgebildet ist.

3. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal (4°) ausgehend von der Zuflussöffnung (4a) hin zu der Rückflussöffnung (4c) geradlinig ausgebildet ist.

4. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Weichenelement (7) zwei einander gegenüberliegende Enden (7a, /c) aufweist, die jeweils als längliche, insbesondere zylindrische, Führungsabschnitte zur Führung des

Weichenelements (7) innerhalb des Kanalsteuerungsabschnitts (4) ausgebildet sind.

5. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite strömungswirksame Bereich (7“) an seinem der Rückflussöffnung (4c) zugewandten Ende halbkugelförmig ausgebildet ist und in dem Kanalsteuerungsabschnitt (4”) eine korrespondierende Wange (4“c) zur formschlüssigen Aufnahme eines Abschnitts der

Halbkugelform ausgebildet ist.

6. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Weichenelement (7) aus Stahl ausgebildet ist.

7. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Kanalsteuerungsabschnitt (4”) aus Stahl ausgebildet ist

8. Weichenstellvorrichtung (3) nach Anspruch 7, wobei der verbleibende Ventilkörper (4) also abgesehen von dem Kanalsteuerungsabschnitt (4*) - aus 3D-gedrucktem Aluminium

ausgebildet ist.

9. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ventilkörper (4)

inklusive dem Kanalsteuerungsabschnitt aus 3D-gedrucktem Titan ausgebildet ist.

10. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das

Rückstellmittel (8) ein Federelement, insbesondere in Form einer Spiralfeder, ist.

223 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE

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11. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Öffnungsdruck zwischen 1,5 und 3 bar beträgt.

12. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Überdruckventil (9) an dem Ventilkörper (4) befestigt ist, das eine hydraulische Verbindung (9a) mit der Zuflussöffnung (4a) und/oder der Abflussöffnung (4b) aufweist.

13. Weichenstellvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Ventilkörper (4) eine Saugleitung (10) ausgebildet ist, die dazu eingerichtet ist, über ein

Einwegventil (10a) einen Tank (6) mit der Zuflussöffnung (4a) zu verbinden.

233 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE